非线性系统优先级多目标模型预测控制的稳定性与鲁棒性理论及应用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61374111
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

There widely exists a class of nonlinear, constrained multi-objective optimization problems in industry process control of saving energy and raising profit, where objectives confilt and their priorities are different and varying. For this problem, the project studies the stability and robustness issues of prioritised multi-objective nonliear model predictive control (NMPC) with their applications based on the theory and methods of multi-objectives optimization, nonlinear (robust) control and switched control. The work mainly includes: considering the optimization problem, some prioritised multi-objective NMPC schemes with more efficient solving algorithms are firstly constructed to explicitly formulate the priority restriction; Then the iterative feasibility and closed-loop stablity of the proposed NMPC scheme are analyzed in case of time-invariant objective priority; Moreover, considering the switched closed-loop characters resulting from the change of priorities, we investigate the methods of stability analysis and design of the proposed NMPC scheme in case of varying objective priority; Based on the obtained conclusions on stability, the robust control problems of input-to-state stability and disturbance rejection of the prioritised multi-objective NMPC closed-loop systems are furthermore studied under uncertain disturbances. An application to the nonlinear constrained multi-objective optimized control of polyolefin grade transition processes is used to demonstrate the effectiveness of the results obtained in this project. The development of the project will provide some promiseful results on theories and techniques to advanced control and saving energy and raising profit of industry processes.
针对节能增效工业过程控制中广泛存在的目标冲突、优先级各异且可变的非线性多目标约束优化控制问题,本项目拟综合多目标优化、非线性(鲁棒)控制及切换控制等理论与方法,研究优先级多目标非线性预测控制(NMPC)的稳定性与鲁棒性理论及应用。主要内容包括:考虑目标冲突和优先级各异的非线性多目标约束优化控制问题,构造显式描述目标优先级要求的多目标NMPC策略及其高效求解算法。在此基础上,分析给定优先级多目标NMPC的递推可行性和闭环稳定性;考虑优先级变化产生的闭环切换特性,研究时变优先级多目标NMPC的稳定性分析与设计方法。基于稳定性结果,突破不确定扰动作用下优先级多目标NMPC闭环系统的输入状态稳定和扰动抑制等鲁棒控制问题。结合聚烯烃牌号切换过程非线性多目标约束优化控制,验证项目理论成果的有效性。本项目的研究将为工业过程先进控制和实现节能增效目标提供有指导意义的理论结果和技术基础。

结项摘要

本项目针对现代工业过程多目标优先级控制问题,开展非线性系统优先级多目标模型预测控制的稳定性与鲁棒性理论及应用研究,重点开展非线性系统多目标优化模型预测控制策略及其稳定性综合方法,不确定非线性系统模型预测控制策略及其鲁棒性综合方法,聚烯烃牌号切换过程多目标模型预测控制算法等三方面研究。项目以多目标优化方法和非线性控制理论为基础,结合滚动时域优化基本原理,提出了具有显式描述目标优先级的多目标非线性模型预测控制策略,建立了多目标非线性模型预测控制策略的递推可行性和稳定性结果,利用线性矩阵不等式技术探讨了不确定非线性系统模型预测控制的鲁棒性综合方法,仿真实现了大型聚丙烯装置牌号切换过程多目标优先级控制目标。标注本项目资助发表的学术论文25篇,其中,SCI收录源期刊论文11篇,Automatica等JCR一区和二区期刊论文9篇,自动化学报等EI收录源期刊论文11篇;授权国家发明专利2件和实用新型专利1件。研究成果在3次国际会议上交流 3人次,在7次国内会议上交流10人次。培养博士后研究人员1名(已出站)、博士研究生2名(毕业1名)和硕士研究生8名(毕业3名)。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(3)
Multi-objective nonlinear model predictive control through switching cost functionals and its application to chemical processes
通过切换成本函数的多目标非线性模型预测控制及其在化工过程中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    何德峰;余世明;俞立
  • 通讯作者:
    俞立
Stabilizing model predictive control of time-varying non-linear systems using linear matrix inequalities
使用线性矩阵不等式稳定时变非线性系统的模型预测控制
  • DOI:
    10.1093/imamci/dnu022
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    IMA Journal of Mathematical Control and Information
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    何德峰;黄骅;陈秋霞
  • 通讯作者:
    陈秋霞
Lexicographic MPC with multiple economic criteria for constrained nonlinear systems
具有约束非线性系统多个经济标准的词典 MPC
  • DOI:
    10.1016/j.jfranklin.2017.11.040
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Journal of the Franklin Institute
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何德峰;余世明;欧林林
  • 通讯作者:
    欧林林
任意切换线性系统的鲁棒镇定及其DC-DC变换器切换控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    系统科学与数学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋秀兰;俞立
  • 通讯作者:
    俞立
Economic MPC with a contractive constraint for nonlinear systems
具有非线性系统收缩约束的经济 MPC
  • DOI:
    10.1002/rnc.3549
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    International Journal of Robust and Nonlinear Control
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    何德峰;Sun Jing;俞立
  • 通讯作者:
    俞立

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其他文献

Lyapunov-based EMPC of constrained nonlinear systems with changing economic costs
经济成本变化的约束非线性系统的基于 Lyapunov 的 EMPC
  • DOI:
    10.1002/asjc.2337
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Asian Journal of Control
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    何德峰;徐山
  • 通讯作者:
    徐山
Gaussian learning-based fuzzy predictive cruise control for improving safety and economy of connected vehicles
基于高斯学习的模糊预测巡航控制可提高联网车辆的安全性和经济性
  • DOI:
    10.1049/iet-its.2019.0452
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IET Intelligent Transport Systems
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    何德峰;彭彬彬
  • 通讯作者:
    彭彬彬
基于黄金分割法的阶梯式预测控制算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    上海交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    鲍荣;何德峰;郑凯华;等
  • 通讯作者:
循环流化床燃烧系统无终端约束字典序经济预测控制
  • DOI:
    10.11949/0438-1157.20191513
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何德峰;张永达;李廉明;仇翔
  • 通讯作者:
    仇翔
Pole placement-based NMPC of Hammerstein systems and its application to grade transition control of polypropylene
Hammerstein系统基于极点配置的NMPC及其在聚丙烯级变控制中的应用
  • DOI:
    10.1155/2012/630645
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Journal of Control Science and Engineering
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    何德峰;俞立
  • 通讯作者:
    俞立

其他文献

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何德峰的其他基金

车辆队列分布式经济预测控制稳定性综合方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
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非线性和不确定系统经济模型预测控制综合方法研究
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    面上项目
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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